技術(shù)原理
廢水的鐵內(nèi)電解法的原理非常簡單,就是利用鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成了無數(shù)個細(xì)微原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵為陰極,電位高的碳做陽極,在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的。反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進(jìn)入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸,形成比較穩(wěn)定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除。
當(dāng)污水通過含鐵和碳的填料時，鐵成為陽極，碳成為陰極，并有微電流流動，形成了千千萬萬個微小電池，產(chǎn)生“內(nèi)電解”，發(fā)生腐蝕，也就是氧化還原反應(yīng)：
陽極反應(yīng)： Fe-2e一Fe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V
陰極反應(yīng)： 2H++2e→H2↑ E0(H+/H2)=0.00V
當(dāng)有氧氣時：O2+4H++4e→2H2O E0(O2)=1.23V
O2+2H2O+4e→40H- E0(O2/OH-)=0.40V
廢水的鐵內(nèi)電解法的原理非常簡單,就是利用鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成了無數(shù)個細(xì)微原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵為陰極,電位高的碳做陽極,在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的。反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進(jìn)入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸,形成比較穩(wěn)定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除。
當(dāng)污水通過含鐵和碳的填料時，鐵成為陽極，碳成為陰極，并有微電流流動，形成了千千萬萬個微小電池，產(chǎn)生“內(nèi)電解”，發(fā)生腐蝕，也就是氧化還原反應(yīng)：
陽極反應(yīng)： Fe-2e一Fe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V
陰極反應(yīng)： 2H++2e→H2↑ E0(H+/H2)=0.00V
當(dāng)有氧氣時：O2+4H++4e→2H2O E0(O2)=1.23V
O2+2H2O+4e→40H- E0(O2/OH-)=0.40V
上述反應(yīng)在酸性和充氧的情況下腐蝕最甚，并具有如下被證實了的功能：由于有機(jī)物參預(yù)陰極的還原反應(yīng)，使官能團(tuán)發(fā)生了變化改變了原有機(jī)物性質(zhì)，降低了色度，改善了 B/C值；一些無機(jī)物也參預(yù)反應(yīng)生成沉淀得以去除，如：Fe2++S2-→FeS↓; 廢水的膠體粒子和微小分散的污染物受電場作用，產(chǎn)生電泳現(xiàn)象，向相反電荷的電極移動，并聚集在電極上使水澄清；陽極生成的新生態(tài)Fe2+經(jīng)石灰中和生成的Fe(OH)3，有的吸附能力，使水得以澄清；陰極生成的氫氣，具有氣浮效應(yīng)。
電極反應(yīng)
陽極（Fe）：Fe-2e一Fe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V
陰極（C）：2H++2e→H2↑ E0(H+/H2)=0.00V
當(dāng)有O2時：O2+4H++4e→2H2O E0(O2)=1.23V
O2+2H2O+4e→40H- E0(O2/OH-)=0.40V由上述反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位E0可知，酸性充氧條件下電極反應(yīng)的E0，有O2存在得情況下電極反應(yīng)進(jìn)行得，該反應(yīng)不斷消耗廢水中的H ＋，使其pH值上升。因此，pH低、酸度大時，氧的電極電位提高，微電池的電位差加大，促進(jìn)了電極反應(yīng)的進(jìn)行。這從理論上解釋了酸性廢水微電解反應(yīng)效果較好的原因。
鐵的還原作用
鐵是活潑金屬，在酸性條件下可使一些重金屬離子和有機(jī)物還原為還原態(tài)，例如：
（1）將汞離子還原為單質(zhì)汞：
（2）將六價鉻還原為三價鉻：
（3）將偶氮型染料的發(fā)色基還原：
（4）將硝基還原為胺基：
鐵的還原作用使廢水中重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)或沉淀物而被除去，使一些大分子染料降解為小分子無色物質(zhì)，具有脫色作用，同時提高了廢水的可生化性。
氫的氧化還原作用
電極反應(yīng)中得到的新生態(tài)氫具有較大的活性。能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原作用，破壞發(fā)色、助色基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，使偶氮鍵破裂、大分子分解為小分子、硝基化臺物還原為胺基化合物，達(dá)到脫色的目的。一般地，[H]是在Fe2＋的共同作用下將偶氮鍵打斷、將硝基還原為胺基。1.3 電化學(xué)附集
當(dāng)鐵與碳化鐵或其他雜質(zhì)之間形成一個小的原電池，將在其周圍產(chǎn)生一個電場，許多廢水中存在著穩(wěn)定的膠體如印染廢水，當(dāng)這些膠體處于電場下時將產(chǎn)生電泳作用而被附集。
在電場的作用下，膠體粒子的電泳速度可由下式求出：
式中： V——膠體粒子的電泳速度(cm／s)
——電位(V)
D——分散介質(zhì)的介電常數(shù)
E——電場強(qiáng)度(V／cm)
——分散介質(zhì)的粘度(Pa•S)
K——系數(shù)
物理吸附
在弱酸性溶液中，鐵屑豐富的比表面積顯出較高的表面活性，能吸附多種金屬離子，能促進(jìn)金屬的去除，同時鐵屑中的微碳粒對金屬的吸附作用也是不可忽視的。而且鑄鐵是一種多孔性的物質(zhì)，其表面具有較強(qiáng)的活性，能吸附廢水中的有機(jī)污染物，凈化廢水，特別是加入煙道灰等物質(zhì)時，其很大的比表面積和微晶表面上含有大量不飽和鍵和含氧活性基團(tuán)，在相當(dāng)寬的pH值范圍內(nèi)對染料分子都有吸附作用。
鐵的混凝沉淀
在酸性條件下，用鐵屑處理廢水時，會產(chǎn)生Fe2 和Fe3 。Fe2 和Fe3 是很好的絮凝劑，把溶液pH調(diào)至堿性且有O2存在時，會形成Fe(OH)2和Fe(OH)3很好的絮凝劑，發(fā)生絮凝沉淀。反應(yīng)式如下：
生成的Fe(OH)3 是膠體絮凝劑，它的吸附能力高于一般藥劑水解得到的Fe(OH)3吸附能力。這樣，廢水中原有的懸浮物，通過微電池反應(yīng)產(chǎn)生的不溶物和構(gòu)成色度的不溶性染料均可被其吸附凝聚。
鐵離子的沉淀作用
在電池反應(yīng)的產(chǎn)物中，F(xiàn)e2 和Fe3 也將和一些無機(jī)物發(fā)生反應(yīng)生成沉淀物而去除這些無機(jī)物，以減少其對后續(xù)生化工段的毒害性。如S2一、CN－等將生成FeS、Fe3[Fe(CN)6]2、Fe4[Fe(CN)6]3等沉淀而被去除。
特點
1 反應(yīng)速率快，一般工業(yè)廢水只需要半小時至數(shù)小時；
2 作用有機(jī)污染物質(zhì)范圍廣，如：含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基結(jié)構(gòu)的難降解有機(jī)物質(zhì)；
3 運行成本極低，只消耗少量的單質(zhì)鐵；
4. 使用壽命長，操作維護(hù)方便，微電解塔只要定期的添加鐵屑便可，惰性電極不用更換，腐蝕電極每年補(bǔ)充投入兩次；
5. 具有良好的混凝效果，COD去除率高；
6.該方法可以達(dá)到化學(xué)沉淀除磷的效果，還可以通過還原除重金屬；
7.設(shè)備采用機(jī)械攪拌，長期運行效果好。
適用廢水種類
1. 染料、印染廢水；焦化廢水；石油化工廢水；
------上述廢水在脫色的同時，處理水中的BOD/COD值顯著提高。
2 石油廢水；皮革廢水；造紙廢水、木材加工廢水；
------上述廢水處理水后的BOD/COD值大幅度提高。
3 電鍍廢水；印刷廢水；采礦廢水；其他含有重金屬的廢水；
------可以從上述廢水中去除重金屬。
4 有機(jī)磷農(nóng)業(yè)廢水；有機(jī)氯農(nóng)業(yè)廢水；
------大大提高上述廢水的可生化性，且可除磷，除硫化物
電極反應(yīng)
陽極（Fe）：Fe-2e一Fe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V
陰極（C）：2H++2e→H2↑ E0(H+/H2)=0.00V
當(dāng)有O2時：O2+4H++4e→2H2O E0(O2)=1.23V
O2+2H2O+4e→40H- E0(O2/OH-)=0.40V由上述反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位E0可知，酸性充氧條件下電極反應(yīng)的E0，有O2存在得情況下電極反應(yīng)進(jìn)行得，該反應(yīng)不斷消耗廢水中的H ＋，使其pH值上升。因此，pH低、酸度大時，氧的電極電位提高，微電池的電位差加大，促進(jìn)了電極反應(yīng)的進(jìn)行。這從理論上解釋了酸性廢水微電解反應(yīng)效果較好的原因。
鐵的還原作用
鐵是活潑金屬，在酸性條件下可使一些重金屬離子和有機(jī)物還原為還原態(tài)，例如：
（1）將汞離子還原為單質(zhì)汞：
（2）將六價鉻還原為三價鉻：
（3）將偶氮型染料的發(fā)色基還原：
（4）將硝基還原為胺基：
鐵的還原作用使廢水中重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)或沉淀物而被除去，使一些大分子染料降解為小分子無色物質(zhì)，具有脫色作用，同時提高了廢水的可生化性。
氫的氧化還原作用
電極反應(yīng)中得到的新生態(tài)氫具有較大的活性。能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原作用，破壞發(fā)色、助色基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，使偶氮鍵破裂、大分子分解為小分子、硝基化臺物還原為胺基化合物，達(dá)到脫色的目的。一般地，[H]是在Fe2＋的共同作用下將偶氮鍵打斷、將硝基還原為胺基。1.3 電化學(xué)附集
當(dāng)鐵與碳化鐵或其他雜質(zhì)之間形成一個小的原電池，將在其周圍產(chǎn)生一個電場，許多廢水中存在著穩(wěn)定的膠體如印染廢水，當(dāng)這些膠體處于電場下時將產(chǎn)生電泳作用而被附集。
在電場的作用下，膠體粒子的電泳速度可由下式求出：
式中： V——膠體粒子的電泳速度(cm／s)
——電位(V)
D——分散介質(zhì)的介電常數(shù)
E——電場強(qiáng)度(V／cm)
——分散介質(zhì)的粘度(Pa•S)
K——系數(shù)
物理吸附
在弱酸性溶液中，鐵屑豐富的比表面積顯出較高的表面活性，能吸附多種金屬離子，能促進(jìn)金屬的去除，同時鐵屑中的微碳粒對金屬的吸附作用也是不可忽視的。而且鑄鐵是一種多孔性的物質(zhì)，其表面具有較強(qiáng)的活性，能吸附廢水中的有機(jī)污染物，凈化廢水，特別是加入煙道灰等物質(zhì)時，其很大的比表面積和微晶表面上含有大量不飽和鍵和含氧活性基團(tuán)，在相當(dāng)寬的pH值范圍內(nèi)對染料分子都有吸附作用。
鐵的混凝沉淀
在酸性條件下，用鐵屑處理廢水時，會產(chǎn)生Fe2 和Fe3 。Fe2 和Fe3 是很好的絮凝劑，把溶液pH調(diào)至堿性且有O2存在時，會形成Fe(OH)2和Fe(OH)3很好的絮凝劑，發(fā)生絮凝沉淀。反應(yīng)式如下：
生成的Fe(OH)3 是膠體絮凝劑，它的吸附能力高于一般藥劑水解得到的Fe(OH)3吸附能力。這樣，廢水中原有的懸浮物，通過微電池反應(yīng)產(chǎn)生的不溶物和構(gòu)成色度的不溶性染料均可被其吸附凝聚。
鐵離子的沉淀作用
在電池反應(yīng)的產(chǎn)物中，F(xiàn)e2 和Fe3 也將和一些無機(jī)物發(fā)生反應(yīng)生成沉淀物而去除這些無機(jī)物，以減少其對后續(xù)生化工段的毒害性。如S2一、CN－等將生成FeS、Fe3[Fe(CN)6]2、Fe4[Fe(CN)6]3等沉淀而被去除。
特點
1 反應(yīng)速率快，一般工業(yè)廢水只需要半小時至數(shù)小時；
2 作用有機(jī)污染物質(zhì)范圍廣，如：含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基結(jié)構(gòu)的難降解有機(jī)物質(zhì)；
3 運行成本極低，只消耗少量的單質(zhì)鐵；
4. 使用壽命長，操作維護(hù)方便，微電解塔只要定期的添加鐵屑便可，惰性電極不用更換，腐蝕電極每年補(bǔ)充投入兩次；
5. 具有良好的混凝效果，COD去除率高；
6.該方法可以達(dá)到化學(xué)沉淀除磷的效果，還可以通過還原除重金屬；
7.設(shè)備采用機(jī)械攪拌，長期運行效果好。
適用廢水種類
1. 染料、印染廢水；焦化廢水；石油化工廢水；
------上述廢水在脫色的同時，處理水中的BOD/COD值顯著提高。
2 石油廢水；皮革廢水；造紙廢水、木材加工廢水；
------上述廢水處理水后的BOD/COD值大幅度提高。
3 電鍍廢水；印刷廢水；采礦廢水；其他含有重金屬的廢水；
------可以從上述廢水中去除重金屬。
4 有機(jī)磷農(nóng)業(yè)廢水；有機(jī)氯農(nóng)業(yè)廢水；
------大大提高上述廢水的可生化性，且可除磷，除硫化物
